85% der Energiekosten für 2 Familienhaus gesenkt
Nach der Ertüchtigung der Gebäudehülle mit Holzfaserplatten, sollte sich der Energiebedarf um mindesten 50 % verringert haben.
Die Pellet Preise sind momentan stabil, jedoch ist durch eine steigende Nachfrage vielleicht ein Energiepreis von über 6 Cent je Kilowattstunde möglich.
Deswegen würde am Ende der Maßnahmen nicht nur die hälfte der Energie verbraucht, eigene erneuerbare geerntet, sondern wird die Energieform als Pellets auch um das 5-Fache günstiger.
Wöllte man die Energieverluste noch weiter reduzieren wollen können Lüftungsgeräte auf dem Spitzboden die 30 % Energieverluste aus der Fensterlüftung auch noch um 85 % reduzieren.
Um die Primärenergie des Gebäudes zu reduzieren, muss gemäß der Solar Pflicht in Berlin Solare Energie genutzt werden. Die schöne Form der Walmdächer wird beibehalten, indem Solarschindeln eingesetzt werden. Die von Gauben, Schornsteinen und Sanitärentlüftern verstatteten Dachflächen in Südlicher Richtung können mit Schindeln eingedeckt werden, die keine Photovoltaikwafern enthalten.
Es wird von 6 kW Peak Photovoltaik ausgegangen. Die PV-Energieerzeugung wird mit 8560 kWh pro Jahr prognostiziert.
Das ergibt eine Einsparung von 3.854 €/a.
Die 78 m² Photovoltaik amortisieren sich nach 4,4 Jahren.
- Inhalt
3.1 Thermische Gebäudehülle. 4
8 Kosten, Prognosen und Wirtschaftlichkeit 10
2 Einleitung
Das Gebäude wurde 1996 erweitert. Die Bestandswände sind anscheinend nicht gedämmt. Im Neubau/Anbau kann von ca. 6 cm Mineralwolle ausgegangen werden. Der Dachstuhl ist gedämmt. Die Nutzer beklagen sommerliche Überhitzung. Im Keller steht ein Gasheizkessel von 1996 ohne Brennwertnutzung. Der Integrierte 200 Liter Warmwasser Speicher reicht nach Nutzerangaben zum Duschen gelegentlich nicht aus. Die Internetverbindung reicht für Homeschooling nicht aus. Es gibt mechanische Sanitärentlüfter ohne Wärmerückgewinnung.
3 Gebäudedaten
Ca. 390 m² Energiebezugsfläche
Ca. 110 m² Keller (teils Beheizt)
Ca. 158 m² Erdgeschoss
Ca. 120 m² Dachgeschoss
Jahresmitteltemperatur 9 °C
3.1 Thermische Gebäudehülle
Bislang ist das Dach zwischen den Sparren gedämmt. Die Außenwände sind teils leicht gedämmt. Der Keller ist ungedämmt. Es ist der Effizienzhaus 40 Standard anzustreben.
KFW 40
| Dachflächen, oberste Geschossdecke, Dachgauben | U ≤ 0,14 W/(m² K) |
| Fenster und sonstige transparente Bauteile | Uw ≤ 0,90 W/(m² K) |
| Dachflächenfenster Uw ≤ 1,0 W/(m² K) | |
| Außenwände, Geschossdecken nach unten gegen Außenluft | U ≤ 0,20 W/(m² K) |
| Sonstige opake Bauteile (Kellerdecken, Wände und Decken zu unbeheizten Räumen, Wand- und Bodenflächen gegen Erdreich, etc.) | U ≤ 0,25 W/(m² K) |
| Türen (Keller- und Außentüren) | UD ≤ 1,2 W/(m² K) |
| Vermeidung von Wärmebrücken | ΔUWB ≤ 0,035 W/(m² K) |
| Luftdichtheit der Gebäudehülle | n50 ≤ 1,5 h-1 beziehungsweise q50 ≤ 2,5 h-1 |
| Bauteile | Heizung | |
| Lasten (W) | Prozentsatz von Gesamtwert | |
| Wand | 3.385 | 50,80% |
| Fenster | 273 | 4,09% |
| Tür | 80 | 1,21% |
| Dach | 667 | 10,01% |
| Oberlicht | 52 | 0,78% |
| Trennwand | 0 | 0,00% |
| Infiltration | 0 | 0,00% |
| Belüftung | 2.207 | 33,11% |
| Gesamt | 6.665 | 100% |
3.1.1 Wand
| Altbau |
| Anbau |
Die Fenster im EG-Altbau wurden bereits erneuert. Mit den Kunsstoffspacern haben die Fenster zunächst einen Akzeptablen U-Wert. Die Fenster des Altbaus verfügen über außenliegende Verschattung.
Im Keller des Altbaus wurde ein Mahagoni Fenster mit schlechter Doppelverglasung eingebaut. Die Dachfenster sind alt und sollten mit Dreifachverglasung ergänzt werden. Die Fenster im Anbau sind älter, haben einen schlechteren U-Wert und sind in einem guten altersgemäßen zustand.
3.1.2 Dach
Das Dach ist mäßig gedämmt.
3.1.3 Boden
Die Wärmeverluste nach unten betreffen beheizte und unbeheizte Keller.
3.2 Wärmebrücken
Der Kelleraufgang stellt eine Wärmebrücke dar. Die Gaubenwangen wirken mit ca. 13 cm Wandstärke dünn und können sowohl ein Grund für Wärmeverluste im Winter aber auch Überhitzung im Sommer sein.
3.3 Solarthermie
Auf dem Süd Ost ausgerichteten Dach sollten über den Gauben Vakuumröhrenkolletoren angebracht werden.
3.4 Photovoltaik
Aufgrund der Dachform und der Verschattung rund um die Gaupen empfiehlt sich ein Indach System aus kleinteiligen Schindeln. In den dunklen Bereichen können Schindeln ohne Photovoltaik Wafern verwendet werden. Das verringert die kosten und maximiert die Fläche.
Abbildung 10 Solar Ertrags Senkung durch Verschattung von Gauben
Grundlage der folgenden Berechnungen ist ein Strompreis von 45 Cent je Kilowattstunde. Die Inflation wurde mit 10 % angenommen und der endwirkungsgrad der Photovoltaik mit 16 % inclusive Wechselrichtung und Zählung.
Aufgrund der steigenden Strompreise amortisiert sich eine Photovoltaik Anlage schneller, wenn der Strom selbst verbraucht wird.
3.4.1 Batteriespeicher
Ein Speicher ist nicht gesetzlich gefordert.
Nur mit Speichern ist es möglich den eigenproduzierten Solarstrom selbst zu verbrauchen. Einspeisung in das Stromnetz ist ein großes Verlustgeschäft, da der entnommene Strom 45 Cent je Kilowattstunde kostet, der eingespeiste Strom mit nur 6-8 C/kWh und einem hohen bürokratischen Aufwand vergütet wird.
3.4.1.1 Vanadium Redox Flow vs Lithium Speichertechnologien
Voltstorage ist derweilen der einzige Anbieter von Redox Flow Speichern. Es sind unzählige Anlagen verbaut.
| Lithium | Vanadium | 2 Speicher | |||
| E3DCpro | Voltstorage | Voltstorage | |||
| Garantie | 5 | 10 | Jahre | ||
| Photovoltaik peak Leistung | 20 | 1,5 | kW | 3 | |
| mittlerer Leistungsausgang | 7,5 | 0,8 | kW | 1,6 | |
| Batteriekapazität | 17,55 | 6,2 | kWh | 12,4 | |
| Entladungstiefe | 90 | 100 | % | 200 | |
| Lebensdauer | 10 | 20 | Jahre | ||
| Restleistung End of Life | 80 | 100 | % | ||
| Ladezyklen | 7020 | 10000 | |||
| Energiedurchsatz (Quelle LG) | 123200 | 62000 | kWh | 124000 | |
| Brandgefahr | Ja | Nein | |||
| Gefährliche Substanzen | Cobalt / Nickel | Vanadium unbedenklich | |||
| Materialursprung | Afrika / Nicaragua | Abfallprodukt der Eisenindustrie | |||
| Rücknahme | kostenlos | vom Hersteller + 100 € | |||
| Produktionsstandort | Asien (LG) | Deutschland | |||
| Preis 2021 | 19763,9 | 10200 | € | 18200 | |
| Batterie | 16107 | eletec.de | 8300 | € | 8000 |
| Zusatzwechselrichter | 2859 | Fronius symo | 1900 | € | |
| Ausbau Interner Leistungsmesser | 92 | € | |||
| Motorschalter | 324 | € | |||
| Can Repeater | 85 | € | |||
| Externe PV Wechselrichter Leistungsmesser 40 A ID 104 | 298 | € | |||
| Lebenszykluskosten | 0,16042127 | 0,16451613 | €/kWh | 0,14677419 | |
Vanadium Redox Flow Batterien (VRF) werden aus dem Nebenprodukt der Stahlindustrie hergestellt. Es ist in der Hochofenschlacke vorhanden und findet als Energiespeicher neuen Einsatz.
Im Gegensatz zu dem oft aus Afrika stammenden Cobalt von Lithium Batterien sind die Ressourcen für die VRF Batterie lokal verfügbar.
Als Lösung mit Wasser wechselt die Flüssigkeit die Farbe je nach Ladungszustand. Es besteht keine Brandgefahr und auch Berührung mit der Vanadium Lösung ist unbedenklich.
Neben der Nachhaltigkeit glänzt es mit Zyklen Festigkeit. Die voraussichtliche Lebensdauer von 20 Jahren wird mehr durch die Pumpentechnik als durch die Verschmutzung des Elektrolyts eingeschränkt.
Großer Nachteil der VRF Technologie ist die mäßige Leistungsabgabe von maximal 1,5 kW. Das heißt, große Verbraucher, wie Wärmepumpen können kaum vom Speicher profitieren. Die Lithium Batterie wird damit und mit der Einbindung eines Elektrofahrzeugs leichter fertig.
Ist man mit der stätigen Erfüllung der Grundlast zufrieden, so ist der VRF Speicher durchaus wirtschaftlich. 62.500 Kilowattstunden Strom können im Lebenszyklus der Batterie eigenverbraucht werden. Ein überschläglicher Stromwert von 18.750 € bei einem Strompreis von 30 Cent pro Kilowattstunde bei einer Investition von knapp 10.750 € ergeben eine Einsparung von ca. 7000 €.
Im Zuge der CO2 Steuer und der bisherigen Energiepreissteigerung ist in Zukunft mit deutlich höheren Strompreisen zu rechnen.
4 Haustechnik
Die Haustechnik scheint in einem nutzbaren Zustand. Es besteht kein Sanierungsstau. Bei dem Gaskessel ist jedoch ein baldiges Lebenszyklusende zu erwarten.
4.1 Wärmeerzeuger
Buderus q134-30LP von 1996
- Gaskessel
- Brennwerttechnik
- 30 kW
- Spreizung 70 / 50 (Hohe Vorlauftemperatur-> hohe Übertragungsverluste)
- Speicher Wassererwärmer
200L
28 kW
Es besteht kein Grund die Kessel auszutauschen. Allerdings wird der Duschspitzenbedarf nicht abgedeckt und die Nutzer klagen kaltes Duschwasser zu Stoßzeiten.
Zusätzlich gibt es einen Festbrennstoff Kaminofen im Wohnzimmer.
4.2 Wärmeverteilung
- Gelötete Kupferrohre im Keller Weiß lackiert weitestgehend ungedämmt
- Rohr im Keller mangelhaft gedämmt
4.3 Wärmeübertragung
- Thermostate augenscheinlich in Ordnung
- Heizkörper unterschiedlicher Bauform
4.4 Trinkwasser
- 200 Liter Trinkwasserspeicher Baujahr 1996
- Das Trinkwasser ist für den Spitzenbedarf nicht ausreichend
4.5 Lüftung
Die Bäder werden über motorische Lüfter entlüftet. Wärme wird dort nicht Rückgewonnen.
5 Kühlung
Gemäß § 13 Beschränkungen für mechanische Raumkühlung sind passive Maßnahmen zur Erreichung eines behaglichen Raumklimas einer aktiven Kühlung vorzuziehen. Klimaschädliche Kältemaschinen sind nicht gewünscht.
6 Stromanbieter
Es hat sich gezeigt, dass Stromanbieter aus erneuerbaren Energien stabilere Preise halten als fossile Stromanbieter. Während die Gas- und Kohle gestützten Stromanbieter die Preise zum Zeitpunkt des Kriegs in der Ukraine von 30 auf 49 Cent pro Kilowattstunde erhöht haben, folgen nachhaltige Stromanbieter mit einer inflationär normalen Strompreiserhöhung von 40 auf 41 c/kWh.
Der richtige Schritt zur Klimaneutralität ist also zu Stromanbieter mit erneuerbaren Energien zu wechseln all die, weil man auf lange Sicht auch weniger für seinen Strom bezahlt.
7 Vorschläge und Optionen
7.1 Außenwände Dämmen
Ein Wärmedämmverbundsystem aus Holzweichfaserplatten sollte die thermische Masse sowie den U-Wert verbessern. Die Ertüchtigung der Fassade ist nach dem Gebäudeenergiegesetz GEG Pflicht. Die Fassade kann sowohl zu einer Holzfassade als auch in einer Putzoberfläche gestaltet werden.
Im Sockelbereich können Glasschaumplatten angebracht werden.
7.1.1 Fenster
Im Zuge der Fassadensanierung sollten in der Dämmebene weitere Fenster insbesondere im Anbau eingebaut werden. Es ist allerdings auch möglich die Alten Fenster wegzuschmeißen und Dreifach verglaste Fenster einzusetzen. Der Bauherrin steht es frei zwischen Kastenfenstern oder Dreifachverglasung zu wählen. Es sollte den Entscheiderinnen bekannt sein, dass Kastenfenster thermisch sowohl sommerlich als auch winterlich Vorteile bringen. Kostentechnisch entfällt der Ausbau die Entsorgung und die zu ergänzenden zweifachverglasten Fenster sind aufgrund Ihres geringen Gewichts günstiger als Dreifachfenster.
7.2 Dach
Das alter der Dacheindeckung konnte nicht benannt werden. Der Dachstein hat nach dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude eine Lebensdauer von 50 Jahren. Wird das ende dieses Lebenszyklus erreicht, sollte das Dach um eine weitere durchgehende Dämmebene aus Holzweichfaser ergänzt werden. Insbesondre die Wangen der Gauben sollten dicker gedämmt werden. Auf den Flachdächern der Gauben empfiehl sich ein Gründach. Diese Maßnahmen sollten der sommerlichen Überhitzung Einhalt gewähren.
7.2.1 Photovoltaik
Um die Primärenergie des Gebäudes zu reduzieren, muss gemäß der Solar Pflicht in Berlin Solare Energie genutzt werden. Die schöne Form der Walmdächer wird beibehalten, indem Solarschindeln eingesetzt werden. Die von Gauben, Schornsteinen und Sanitärentlüftern verstatteten Dachflächen in Südlicher Richtung können mit Schindeln eingedeckt werden, die keine Photovoltaikwafern enthalten.
Es wird von 6 kW Peak Photovoltaik ausgegangen. Die PV-Energieerzeugung wird mit 8560 kWh pro Jahr prognostiziert.
Das ergibt eine Einsparung von 3.854 €/a.
Die 78 m² Photovoltaik amortisieren sich nach 4,4 Jahren.
7.2.2 Dachfenster
Neue Dachfenster sollten mit Dreifachverglasung ausgestattet werden.
7.3 Haustechnik
Eine Solarthermieanlage sollte ergänzt werden. Der an die Vacuum Röhrenkollektoren mit rückwärtigen Spiegeln angeschlossene Pufferspeicher sorgt für ausreichen Trinkwarmwasser für den Duschbedarf der Kinder und Jugendlichen. Außerdem verringert sich die Gasrechnung.
7.3.1 Rohrdämmung
Um Übertragungsverluste zu reduzieren, sollten alle Heizungsleitungen gedämmt werden. Gleiches gilt für Trinkwasser Kalt und Trinkwasser warm.
7.3.2 Batteriespeicher
Um die in Form von Strom umgewandelte Sonnenenergie der Solarschindeln und der auf den Gauben Dächern aufgeständerten Module tatsächlich im Gebäude nutzen zu können ist ein Batteriespeicher erforderlich.
Es bieten sich Salz Batterien, Vanadium Redox Flow Batterien, Blei oder Lithium Batterien an.
Ein 10 -20 kWh Speicher sollte vollkommen ausreichen.
7.3.3 Wärmeerzeuger
Nachdem die oben beschriebenen Maßnahmen an der thermischen Gebäudehülle stattgefunden haben, ist die Heizlast und der Energieverbrauch um ein Vielfaches gesunken.
Ein kleiner Pelletkessel mit einem Textil Silo sollten, den in die Jahre gekommenen Gaskessel ersetzen.
Abbildung 20 20 kW Pelletkessel, Solarpufferspeicher und Pelletlager (beispielhafte Darstellung)
7.3.4 Digitale Thermostate
Selbstlernende Thermostate empfehlen sich für öffentliche Gebäude. Digitale Thermostate können sowohl geöffnete Fenster erkennen als auch Anwesenheitszeiten lernen und darauf agieren damit Heizenergie gespart wird. Bei Bedarf gibt es die Thermostate auch Vandalismus sicher.
8 Kosten, Prognosen und Wirtschaftlichkeit
Durch die Spätfolgen der Pandemie und den Krieg in der Ukraine haben Prognosen eine Hohe Unsicherheit erlangt. Nach Rücksprache mit dem Gasnetzbetreiber ist von mindestens einer dauerhaften Verdopplung der Gaspreise auf 30 Cent je Kilowattstunde auszugehen Nach der Ertüchtigung der Gebäudehülle sollte sich der Energiebedarf um mindesten 50 % verringert haben.
Die Pellet Preise sind momentan stabil, jedoch ist durch eine steigende Nachfrage vielleicht ein Energiepreis von über 6 Cent je Kilowattstunde möglich.
Deswegen würde am Ende der Maßnahmen nicht nur die hälfte der Energie verbraucht, eigene erneuerbare geerntet, sondern wird die Energieform als Pellets auch um das 5-Fache günstiger.
Wöllte man die Energieverluste noch weiter Reduzieren wollen können Lüftungsgeräte auf dem Spitzboden die 30 % Energieverluste aus der Fensterlüftung auch noch um 85 % reduzieren.
9 Grobkostenschätzung
Es folgt eine grobe Kostenschätzung für die vorgeschlagenen Maßnahmen. Die Preise sind netto für die geliefert und montierten Produkte.
| Fläche | Anzahl | Bezeichnung | Flächentyp | Preis | Einheit | Summe |
| 33,55 | 20 | Fenster als Kastenfenster | 300 | €/Stk | 6.000,00 € | |
| 1,04 | 3 | Dachfenster dreifachverglast | 800 | €/Stk | 2.400,00 € | |
| 7,09 | 4 | Tür (keine Schiebetür) | 1000 | €/Stk | 4.000,00 € | |
| 237,14 | 228 | Außenwand Dämmung | 300 | €/m² | 68.400,00 € | |
| 254,18 | 254 | Dach Dämmung | 300 | €/m² | 76.200,00 € | |
| 168,11 | 4 | Eingemessene Platte | 302 | €/m² | 1.208,00 € | |
| 49 | Solarschindeln | 8 kWpeak | 20.000,00 € | |||
| 190 | Schindeln (Dacheindeckung) | 22.000,00 € | ||||
| 9,2 | 4 | Solarthermie Röhrenkollektoren | 5,52 kWpeak | 2500 | €/Stk | 10.000,00 € |
| 1 | Pufferspeicher 500 l | 60 kW | 3000 | €/Stk | 3.000,00 € | |
| 10 | Begrünung Gaubendächer | 500 | €/m² | 5.000,00 € | ||
| 27,2 | 16 | PV Module auf Gauben mit Befestigung und Wechselrichter | 4,8 kWpeak | 400 | €/Stk | 6.400,00 € |
| Pelletkessel Brennwertgerät | 18 kW | 20.000,00 € | ||||
| Lager | 5.000,00 € | |||||
| Abgasführung | 5.000,00 € | |||||
| 33 | Digitale Thermostate | 200 | €/Stk | 6.600,00 € | ||
| Batteriespeicher | 10 kWh | 13.000,00 € | ||||
| Ergebnis | netto | 274.208,00 € | ||||
| 749,91 m² | Hüllfläche |